Чому світло не може втекти з чорної діри?

Я чув, що світло не може вирватися з чорної діри . Може це? Якщо ні, то чому?

black-hole light

Пов’язані питання на Physics.SE: physics.stackexchange.com/questions/25369 , physics.stackexchange.com/questions/46591 , physics.stackexchange.com/questions/33916 , physics.stackexchange.com/questions/8477 , physics.stackexchange .com / questions / 28297 та, мабуть, більше.

— користувач88377

Відповіді:

Чорна діра має горизонт подій, який "позначає точку неповернення". Так що так, світло не може вийти з чорної діри.

Чому? Ну, подумайте про "тканину простору". На мою думку, це найпростіший спосіб зрозуміти фізику на роботі.

Зазвичай тканина виглядатиме так:

_{(джерело: whyfiles.org )}

Однак чорна діра має стільки тяжкості, що можна сказати, що вона "розриває" тканину простору:

_{(джерело: ddmcdn.com )}

Коли світло потрапляє в цю область надзвичайно інтенсивної сили тяжіння, воно просто не може вийти - світло рухається «вздовж» тканини, а оскільки в тканині є розрив, можна сказати, що він просто згасає - він стає частиною особливості .

Це, звичайно, спрощення, але достатньо зрозуміти хоча б частину фізики, що стоїть за цим феноненом.

— Скасувати
джерело

Чи достатньо ефекту розширення часу самого горизонту подій, щоб запобігти виходу світла? Або це лише невеликий компонент того, що тримає світло в пастці в чорній дірі?

— Марк Роджерс

Це жахливо. У мультфільмі тканини простору немає нічого, що стосується горизонту або чому це важливо. Це буквально не має значення - ви відповідаєте на щось на кшталт "що трапляється з матеріалами після того, як вона потрапить у чорну діру?" замість цього.

— Стен Ліу

Мені подобається думати про це з точки зору швидкості втечі .

Швидкість втечі - це швидкість, необхідна для уникнення гравітаційного потягу даного об'єкта. Для Землі ця швидкість становить 11,2 км / секунду (Мах 34!). Коли ракети вибухають із Землі, вони не намагаються досягти певної висоти чи висоти, вони намагаються досягти певної швидкості, швидкості втечі.

Як тільки ракета досягає 11,2 кілометра *, вона досягла швидкості, необхідної для повного залишення Землі. Якщо ракета не досягне цієї швидкості, незалежно від її висоти, вона впаде назад на Землю. (Ви можете уявити собі чарівну повітряну кулю, яка повільно піднімає вас у космос, вгору повз МКС та більшість супутників, а потім ви відпускаєте: оскільки ви не їдете досить швидко, ви впадете назад вниз, повз усі супутники, і врізатися в землю.)

Менші гравітаційні тіла, як і Місяць, мають меншу швидкість втечі. Ось чому місячні землевласники змогли залишити Місяць з такою невеликою сценкою сходження , порівняно з масивним Сатурном V, який знадобився, щоб покинути Землю: вони мали пройти лише 2,4 км / секунду.

Модуль сходження Сатурн V проти місячного сходу Модуль сходження місячних

Щоб уникнути Сонця, вам доведеться їхати 617,5 км / секунду!

На щастя для нас, світло йде швидше, ніж 617,5 кілограмів, тому ми можемо бачити світло, створене на Сонці. Однак у міру збільшення маси предмета швидкість втечі досягатиме або перевищує 299,792 км / с, швидкість світла. У той момент навіть світло себе не може пройти досить швидко, щоб добре уникнути сили тяжіння, і завжди буде відтягнуте назад в чорну діру.

* Коротке значення для " ki lometers p er s econd"

— brentonstrine
джерело

швидкість втечі для Землі - 11,2 к / с; однак це стосується кинутих предметів; вам потрібно кинути скелю зі швидкістю 11,2 к / с (ігноруючи атмосферне перетягування), щоб вона покинула Землю і не впала назад; однак, якщо у вашої скелі є двигун, який може застосовувати тягу, він може залишити Землю зі значно меншою швидкістю. Чим довше він може застосувати тягу, тим повільніше може йти при виході.

— jmarina

jmarina, це цікаво, я цього не чув. Ви б не хотіли надати посилання з додатковою інформацією або ім'ям ефекту, який ви описуєте?

— brentonstrine

@jmarina має рацію, але пояснення цікавіше. Швидкість втечі насправді зменшується в міру віддалення від тіла, з якого ви намагаєтеся втекти. Наприклад, на 9000 км вгору швидкість втечі становить близько 7,1 км / с. Причина полягає в тому, що якщо ви рухаєтесь такою швидкістю, яка спрямована на те, щоб просто пропустити Землю, тоді ви набрали б додаткову швидкість від падіння до неї. І хоча швидкість втечі від сонця на поверхні Сонця становить 617,5 км / с, на орбіті Землі вона становить лише 42,1 км / с.

— Jason Goemaat

А, бачу. Швидкість втечі визначає "вільну" швидкість, яку ви отримуєте від гравітаційного потягу, якщо повертаєтесь вниз (але досить під кутом, щоб пропустити планету). Це так?

— brentonstrine

@brentonstrine вільна швидкість, яку ви згадуєте, ви отримуєте від допомоги гравітації: www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.php орбітальна швидкість Землі становить близько 30 км / с, вона змінюється трохи до 29 к / с, оскільки орбіта не є точним колом, ми насправді ближче до сонця в північну зиму і далі приблизно на мільйон км влітку. nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet

— jmarina

Не забувайте, що якщо чорна діра має меншу, ніж поточна стабільна маса чорної діри (3 маси сонячної енергії), вона випаровується - перетворюючи її масу на випромінювання, і в цьому випадку вона видаватиме світло, переважно рентгенівські промені та гамму, зі збільшенням швидкості, оскільки її маса зменшується, поки вся чорна діра не перетвориться на спалах жорсткого випромінювання.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Однак це світло - це маса чорної діри, що випливає у вигляді найосновнішої форми енергії.

— jmarina
джерело

Добре, хто б тут позначив відповіді як "не відповідь", будь ласка, зупиніться? Під прапорами є опис, що пояснює, коли вони повинні бути використані, і це не стосується жодного з відповідей у цій темі. Якщо це не зрозуміло, зверніться до сторінок довідкового центру або завітайте в наш чат з астрономією, щоб обговорити, що, на вашу думку, може бути неправильним з будь-яким із наведених тут відповідей. Прапори слід використовувати для нагальних проблем із публікаціями, а не для того, щоб вказувати на вашу незгоду з ними. Ось для чого і голосування! Спасибі!

— TildalWave